2001 Fiscal Year Annual Research Report
最大出力4kwのYAGレーザー加工におけるインプロセスモニタリングの研究
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12650725
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
中村 奨 長岡工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (10217854)
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| Keywords | YAGレーザー / 溶接 / モニタリング / 発光 / 音響 |
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| Research Abstract |
健全性の高い,軽量化された溶接部を得ることを,目的として,YAGレーザーによるビードオンプレート溶接並びに突き合わせ溶接を実施した。さらに溶接品質の保証技術を確立するために,筆者がCO_2レーザー溶接において培ってきたプロセスモニタリングの技術をYAGレーザー溶接にも適用し,溶け込み深さなどの溶接性状の評価・判定を試みた。
実験に使用したレーザーは,新潟県工業技術総合研究所レーザー応用研究室に設置されている出力4kWの連続発振YAGレーザー(IHI iLS-YC-40A)である。レーザー出力,ビームノズル移動速度を変えることにより,異なった溶接性状,即ち溶け込みの浅い熱伝導型溶接から溶け込みの深いキーホール型溶接までを作り出した。
YAGレーザー溶接時に発せられる発光・音響信号の周波数スペクトルを解析することにより,(1)深溶け込み型溶接の場合には,音響スペクトルにおいて,1-4kHz帯の周波数成分が大きく現れる.
(2)熱伝導型溶接の場合には,発光・音響スペクトルともに平坦になる.ことを明らかにした。
この結果に基づき,周波数スペクトルの低周波数帯と高周波数帯との信号強度比を取り,この比とアスペクト比との関係について整理した。その結果,特定のアスペクト比を境にして信号強度比が大きく変化することを明らかにし,信号強度比に基づいて深溶け込み型か熱伝導型かの溶接判定を行えることを示した。
ここで提案したプロセスモニタリングは,簡便な測定システムであり,外乱に対して強い安定性を有している。またこれらの機器は,レーザー装置本体に比べれば極めて低コストで導入可能なものであるため,生産現場への適応はとても容易である。
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